Electromigration (EM) and Electrochemical Migration (ECM)

Migration électrique (ME) et migration électrochimique (MEC)

Wednesday, January 26, 2011

Dimanche 30 janvier 2011 par Andy Mackie [voir biographie]

On m’a demandé cette semaine de contribuer au prochain manuel IPC (IPC-CH-65 HDBK) dans la rubrique sur la pollution et ses conséquences sur les assemblages de circuits imprimés. C’est une nette transition de technologie du domaine standard CMS/Circuits imprimés vers l'assemblage de semi-conducteurs : spécifiquement vers les puces retournées, les micro bosses et l’assemblage TSV. Cependant, la terminologie « commence à se chevaucher ». des expressions familières des fabricants de semi-conducteurs ont maintenant besoin d’être comprises et de faire partie du lexique des ingénieurs en emballage de semi-conducteurs sur le terrain des CMS. Je veux mettre les choses à plat sur ce point, d’où ce message sur le blog qui se base sur un document que j’ai remis à la réunion IWLPC en 2009 mais qui mérite sûrement d'être repris pour un public plus large.

La migration électrochimique (MEC)

La MEC se caractérise par le mouvement d’ions métalliques ENTRE des conducteurs métalliques afin de former des dendrites. Les principaux paramètres de contrôle sont ici :

- Moisissure ou humidité élevé, mesuré en %RH

- Présence d’ions métalliques mobiles

- Un degré potentiel élevé, exprimé en Volts par unité de longueur (disons V/cm)

Une température élevée peut aussi aggraver le problème. Les ions métalliques hydratés, du fait qu’ils ont une charge positive, migreront vers la cathode (-ve) formant une dendrite qui une structure métallique en forme d’aiguille ou de branche d’arbre. La dendrite est le premier indicateur visuel de la MEC. ECM Diagram

Migration électrique (ME)

La ME, par contre, se produit DANS un conducteur métallique, lorsque de grandes quantités d’électrons très rapides entrent en collision avec des atomes métalliques et les délogent par un simple transfert d’équilibre. Les principaux facteurs qui affectent la ME sont :

- unes température élevée

- Présence d’atomes métalliques mobiles

- Une densité actuelle élevée, exprimée en Amps par unité de surface (disons A/cm2)

Il est important de noter que cette humidité ou une autre humidité environnementale n’a aucun effet sur la ME car la ME se produit dans la soudure métallique.

EM Diagram
Le principal indicateur visuel de la ME est la présence de vides à des points de l’interconnexion métallique près de l’anode (+ve), souvent là où la densité actuelle est la plus importante (effet de « cumul actuel », voir ci-dessous). Current Crowding 3

Les vides sont habituellement détectés dans la soudure et peuvent éventuellement conduire à une perte thermique et un échec de la soudure car la surface transversale effective de la soudure rétrécit dans le temps, ce qui augmente la densité actuelle.

J’espère que cette explication est claire et sensée.

Au plaisir ! Andy

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